Bài giảng Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp & dân dụng - Chương 1: Tổng quan về hệ thống cung cấp điện

.1 Các khái niệm cơ bản
 Hệ thống cung cấp điện: Tổ hợp các thiết bị và
khí cụ điện liên kết với nhau với chức năng cung cấp
năng lượng điện cho các hộ tiêu thụ điện.
 Hộ tiêu thụ điện: Là nhà máy công nghiệp, tổ
2
chức, các xưởng sản xuất, khu vực xây dựng, tòa
nhà, căn hộ, mà ở đó các thiết bị tiêu thụ điện kết
nối với lưới điện và sử dụng năng lượng điện.
 Thiết bị tiêu thụ điện: Là phần điện của thiết bị
công nghệ, có chức năng biến đổi năng lượng điện
thành các dạng năng lượng khác cơ năng, nhiệt
năng, quang năng, hóa năng
1.1 Các khái niệm cơ bản
 Trạm biến áp: Tổ hợp các thiết bị điện có nhiệm
vụ biến đổi năng lượng điện cấp điện áp này thành
năng lượng điện cấp điện áp khác từ máy biến áp, 
Bao gồm trạm tăng áp, trạm hạ áp..
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
3
 Đường dây dẫn điện: Hệ thống dây dẫn hay cáp
có nhiệm vụ truyền tải năng lượng điện.
 Trạm phân phối: Có chức năng tiếp nhận và
phân phối năng lượng điện.
 Thiết bị bù công suất phản kháng: cung cấp
công suất phản kháng có tính dung cho lưới điện
1.2 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối
điện năng
1. Quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu
thụ năng lượng điện xảy ra cùng một thời điểm Vì
vậy luôn phải đảm bảo đẳng thức: 
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
4
2. Quá trình quá độ xảy ra rất nhanh (vài mili giây) 
như ngắn mạch, đóng, ngắt, nguồn, thay đổi tải hay 
mất ổn định hệ thống
PPPP tdtaip 
QQQQ tdtaip 
1.2 Đặc điểm của quá trình sản xuất và phân phối
điện năng
3. Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến
nhiền ngành kinh tế khác , là một trong những động
lự làm tăng năng suất lao động , tạo nên sự phát
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
5
triển nhịp nhàng trong các thành phần cơ cấu kinh tế
xã hội
1.3 Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp điện
1. Liên tục cung cấp điện
2. Đảm bảo chất lượng điện năng
3. Đảm bảo chỉ tiêu kinh tế cao
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
6
4. An toàn đối với con người
Điện năng là một phần trong giá thành của sản
phẩm, ví dụ trong ngành chế tạo máy 2-3%, trong
ngành luyện kim 20-35%, nên giảm mức tiêu thụ
điện năng ở giai đoạn thiết kế là rất quan trọng và
cho phép giảm đáng kể chi phí sản xuất
1.3 Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp điện
 Do quá trình quá độ xảy ra rất nhanh nên hệ
thống CCD phải trang bị những thiết bị tự động với
chức năng đảm bảo truyền tải đầy đủ năng lượng từ
nguồn đến tải.
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
7
 Mỗi ngành công nghiệp là khác nhau nên giải
pháp thiết kế hệ thống cung cấp điện là khác nhau
 Công nghệ hiện đại phát triển liên tục → thiết bị
công nghệ luôn thay đổi → hệ thống CCD phải linh
hoạt.
Hệ thống cung cấp điện hiện đại phải đảm bảo
 Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện phù hợp với loại
hộ tiêu thụ điện
 Đảm bảo chất lượng điện năng theo tiêu chuẩn
ngành điện
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
8
 Đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên điện cũng như
công nhân vận hành trong nhà máy
 Linh hoạt trong việc thay đổi sơ đồ cung cấp điện
khi cần thiết thay đổi quá trình sản xuất.
 Không gây tổn hại đến môi trường xung quanh
1.4 Đặc điểm của phụ tải điện
 Hộ tiêu thụ điện được hệ thống theo đặc tính kỹ
thuật như chức năng sản xuất, chế độ làm việc, 
dạng dòng điện, công suất, điện áp, yêu cầu về độ
tin cậy, độ ổn định vị trí các thiết bị tiêu thụ điện
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
9
 Khi thiết kế hệ thống CCD thường hệ thống hóa
theo yêu cầu về độ tin cậy, công suất, điện áp, dạng
dòng điện và chế độ làm việc
1.4.1 Phân loại phụ tải theo độ tin cậy cấp điện
Hộ tiêu thụ điện loại I
Không cho phép mất điện, nếu mất điện sẽ ảnh hưởng đến
tính mạng của con người, gây tác hại lớn về chính trị,
kinh tế, làm rối loạn quá trình công nghệ phức tạp, hư
hỏng thiết bị sản xuất trong yếu, hư hỏng sản phẩm
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
10
hàng loạt.
Ví dụ: bệnh viện, các hệ thống rada, trung tâm truyền hình,
nhà máy luyện gang thép, hệ thống thông gió cho khu
hầm lò, nồi hơi xử lý, máy bơm hệ thống cung cấp
nước, hệ thống nước thải.
Trong nhóm này phân ra nhóm phụ tải đặc biệt, ví dụ trong
luyện kim màu – động cơ bơm nước làm mát lò nấu kim
loại, hệ thống khử khí trong trạm đốt nóng không khí
Yêu cầu về cung cấp điện
 Phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao,
sử dụng đường dây kép dẫn điện, từ hai nguồn
khác nhau trở lên, hoặc đặt máy phát điện dự
phòng
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
11
 Mỗi thanh cái được cấp nguồn riêng biệt
 Thanh cái liên kết với nhau qua máy cắt phân
đoạn
 Thời gian mất điện yêu cầu rất nhỏ nên cần sử
dụng hệ thống tự động đóng nguồn dự phòng
t mất điện = t tự động đóng nguồn dự trữ
Hộ tiêu thụ điện loại II
Là các hộ tiêu thụ khi mất điện gây thiệt hại về kinh
tế như ảnh hưởng lớn đến sản lượng hoặc gây ra
phế phẩm, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất, giao
thông trở ngại, lãng phí sức lao động
Ví dụ: Hệ thống đèn giao thông, nhà máy sợi, nhà
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
12
máy dệt, nhà máy nhựa.
Yêu cầu về cung cấp điện
 Việc quyết định sử dụng đường dây kép dẫn điện,
hay hai nguồn khác nhau trở lên, hoặc đặt máy phát
điện dự phòng phụ thuộc vào so sánh về mặt kinh
tế.
 Thời gian mất điện có thể là thời gian đóng nguồn
dự trữ bằng tay do người trực thực hiện
Phụ tải điện loại III
 Là những phụ tải còn lại, hộ tiêu thụ này cho phép
cung cấp điện với độ tin cậy thấp hơn.
 Ví dụ: các xưởng phụ trợ, các xưởng sản xuất
không phải dây chuyền , các khu dân cư 
Yêu cầu về cung cấp điện
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
13
 Chỉ cần một nguồn cung cấp điện là đủ. Tuy nhiên
phải đảm bảo phải được cung cấp điện lại sau nhiều
nhất là 1 ngày đêm sau khi mất điện.
 Hộ loại 3 là những hộ đựơc cung cấp điện với
mức độ tin cậy thấp và cho phép mất điện trong thời
gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố vì vậy ta chỉ
cần sử dụng một nguồn, đường dây một lộ
1.4.2 Phân loại theo chế độ làm việc
Chế độ làm việc dài hạn: phụ tải làm việc trong
khoảng thời dài khi nhiệt độ các phần tử của thiết
bị không vượt quá mức độ cho phép
Ví dụ: hệ truyền động của các máy công nghệ chính
máy bơm, máy nén khí, thiết bị vận tải băng
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
14
truyền, phụ tải chiếu sáng.
Chế độ làm việc ngắn hạn: thời gian làm việc
không đủ để cho nhiệt độ các phần tử của thiết bị
đạt giá trị ổn định. Thời gian nghỉ khá lớn đủ để
nhiệt độ các phần tử giảm về nhiệt độ môi trường
Ví dụ: Hệ truyền động của các thiết bị phụ trợ, thiết
bị gia công cơ khí, van thủy lực
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
15
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: Thời gian làm
việc xen kẽ thời gian nghỉ và tổng thời gian đó không
quá 10 phút. Trong đó nhiệt độ không tăng quá mức
cho phép và cũng không giảm đến nhiệt độ môi
trường.
Ví dụ: thiết bị nâng hạ, thang máy, cần cẩu, thiết bị
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
16
hàn
Giá trị a tiêu chuẩn 0,15; 0,25;0,4;0,6 cho các thiết bị
nâng hạ
off
on on
on
t t
a
t t T
 

1.4.3 Phân loại theo công suất
 Hộ tiêu thụ lớn: ≥75MW
 Hộ tiêu thụ trung bình: 5-75MW
 Hộ tiêu thụ nhỏ: ≤5MW
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
17
1.4.4 Phân loại theo dòng điện
 Hộ tiêu thụ lưới AC 50Hz: phần lớn
 Hộ tiêu thụ lưới AC khác 50Hz:
• Tần số cao hơn 50Hz dùng trong các hệ thống
nhiệt rèn và dập kim loại cũng như động cơ
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
18
trong nhà máy gỗ, may mặc.
• Tần số dưới 50Hz dùng trong vận tải, lò cảm
ứng, thiết bị trộn chất lỏng
 Hộ tiêu thụ lưới DC
• Dùng trong hệ thống mạ và điện phân kim loại
1.5 Các thiết bị tiêu thụ điện
 Động cơ không đồng bộ
 Động cơ đồng bộ
 Các bộ biến đổi công suất (AC/DC,AC/AC)
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
19
 Các thiết bị điện công nghệ
 Hệ thống chiếu sáng
Động cơ không đồng bộ
- Khi khởi động : 
Imm = Kmm Iđm, cosmm = 0.2- 0.4
Động cơ tiêu thụ nhiều công suất phản kháng
từ lưới
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
20
Kmm = 5-7 khi mở máy trực tiếp
Kmm = 2-3 khi mở máy Y-
Kmm = 1 khi mở máy bằng bộ khởi động mềm hoặc
dùng biến tần
Động cơ đồng bộ
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
δcos
X
U.E
=Q1
X
U
=Q
2
2
X
U
-δcos
X
U.E
=Q
δsin
X
U.E
=P
2
21
E – sức điện động cảm ứng của ĐC 
U – điện áp lưới ; X – điện kháng cuộn dây stator
 - góc lệch từ thông rotor và stator
Q 1>Q2 : chế độ quá kích từ ,động cơ phát Q trở
thành máy bù đồng bộ
Q 1<Q2 : chế độ thiếu kích từ , động cơ tiêu thụ
Q ,hoạt động ở chế độ động cơ
Các thiết bị công nghệ
 Thiết bị nhiệt, hàn, mạ và chiếu sáng chiếm 1/3
tổng phụ tải toàn nhà máy.
 Thiết bị nhiệt điện của nhà máy theo nguyên lý
đốt nóng được chia ra những nhóm sau: lò hồ
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
22
quang dùng để luyện kim loại thường và kim loại
màu. Lò cảm ứng dùng để luyện và gia công
nhiệt kim loại cũng như hợp kim. Lò điện trở và
thiết bị hàn
 Thiết bị hàn: hàn hồ quang và hàn tiếp điểm.
Nguồn cấp cho thiết bị hàn thường là DC điện áp
30-32V qua bộ AC-DC với nguồn AC 220-380V.
 Thiết bị hàn nguồn xoay chiều thường là 1 pha.
Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Hệ số công
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
23
suất thấp 0,3-0,45 (hàn hồ quang) và 0,4-0,7 (hàn
tiếp điểm)
 Thiết bị điện hóa và thiết bị điện phân: nguồn
DC từ AC-DC. Hệ số công suất 0,8-0,9. Thiết bị
này đòi hỏi phải có hai nguồn cung cấp. Công
suất của thiết bị 100-130MW
 Thiết bị tạo tĩnh điện trường: nguồn của các
thiết bị này là AC điện áp 380V. Công suất đến
100kW
 Các bộ biến đổi công suất: dùng để biến đổi
điện AC tần số công nghiệp thành DC hay AC
Chương 1
Tổng quan về Hệ thống Cung Cấp Điện
24
tần số khác. Hệ số công suất của chúng trong
khoảng 0,7-0,8.
 Thiết bị cầm tay: máy khoan, máy vặn ốc, máy
cắt, cưa Công suất 0,27-1,6kW.